RU2571669C2 - Electronic unit for sensor control of coordinate machine - Google Patents

Electronic unit for sensor control of coordinate machine Download PDF

Info

Publication number
RU2571669C2
RU2571669C2 RU2014111108/02A RU2014111108A RU2571669C2 RU 2571669 C2 RU2571669 C2 RU 2571669C2 RU 2014111108/02 A RU2014111108/02 A RU 2014111108/02A RU 2014111108 A RU2014111108 A RU 2014111108A RU 2571669 C2 RU2571669 C2 RU 2571669C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
infrared
machine
frame
processing
unit
Prior art date
Application number
RU2014111108/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014111108A (en
Inventor
Олег Игоревич Аксенов
Original Assignee
Олег Игоревич Аксенов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Игоревич Аксенов filed Critical Олег Игоревич Аксенов
Priority to RU2014111108/02A priority Critical patent/RU2571669C2/en
Publication of RU2014111108A publication Critical patent/RU2014111108A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2571669C2 publication Critical patent/RU2571669C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics; control.
SUBSTANCE: invention relates to sensor control of coordinate machines and can perform the role of a device for protecting an operator and a device for automatic monitoring of correct execution of an article processing program. The device comprises an infrared sensor frame, an information processing unit linked to a data communication unit, configured to be connected to the computer of the machine, as well as an imaging unit in the form of a digital projector. Said frame has a rectangular loop which can be placed on the surface of the work table of the machine and includes a line of infrared LEDs and oppositely lying infrared photosensors.
EFFECT: invention enables to create a sensor interface for developing article processing programs and controlling a coordinate machine, simplifies and provides safer working conditions of the operator.
4 cl, 3 dwg

Description

..

Изобретение относится к следующим классам устройств:The invention relates to the following classes of devices:

1. Регулирующие и управляющие системы общего назначения.1. Regulatory and control systems of general purpose.

2. Электрические устройства обработки цифровых данных.2. Electrical devices for processing digital data.

3. Предохранительные устройства общего назначения.3. General safety devices.

Описываемый блок может применяться в качестве инструмента сенсорного управления станком, а также выполнять функцию сенсорного ввода управляющих программ, а также задания контуров резки при помощи САПР, предустановленных на компьютере, подключенном к станку. Кроме того, блок сенсорного управления может выполнять роль предохранительного устройства, отслеживая нахождения оператора в непосредственной близости от рабочей поверхности станка во время исполнения цикла обработки. Последним применением является автоматическое отслеживание правильности исполнения программы обработки изделия (контроль перемещения инструмента станка).The described unit can be used as a tool for touch control of the machine, and also perform the function of touch input of control programs, as well as defining cutting contours using CAD, preinstalled on a computer connected to the machine. In addition, the touch control unit can act as a safety device, tracking the presence of the operator in the immediate vicinity of the working surface of the machine during the execution of the processing cycle. The latest application is automatic tracking of the correct execution of the product processing program (control of the movement of the machine tool).

По выделенным выше направлениям был произведен патентный поиск, в результате которого выявлен ряд аналогов.A patent search was carried out in the above areas, as a result of which a number of analogues were identified.

В патенте RU 2288808 (08.02.2005) «Устройство управления точностью обработки деталей на высокоточном оборудовании ЧПУ» описано устройство, относящееся к области активного контроля обработки деталей.In the patent RU 2288808 (08.02.2005) “Device for precision control of part processing on high-precision CNC equipment” a device is described that relates to the field of active control of part processing.

Технической задачей изобретения является повышение геометрической точности поверхностей при прецизионной обработке деталей типа тел вращения на высокоточном оборудовании с ЧПУ в реальном времени.An object of the invention is to increase the geometric accuracy of surfaces during precision processing of parts such as bodies of revolution on high-precision equipment with CNC in real time.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, резец и деталь, вводится оптический датчик, аналого-цифровой преобразователь и компьютер, позволяющий определять разность между требуемым значением размера детали и текущим размером детали, полученным от оптического датчика в реальном времени. Выход оптического датчика подключен к входу аналого-цифрового преобразователя. Выход аналого-цифрового преобразователя связан с входом компьютера. Выход компьютера подключен к входу блока усиления сигнала. Выход блока усиления сигнала соединен с входами исполнительных механизмов, выходы которых соединены с входами резца и задней бабки. Использование этих связей в устройстве позволит устранить возмущающие воздействия, действующие на деталь в реальном времени, путем перемещения исполнительными механизмами резца, тем самым увеличить геометрическую точность обрабатываемых поверхностей деталей на высокоточном оборудовании с ЧПУ.The problem is solved in that an optical sensor, an analog-to-digital converter and a computer are introduced into the device containing the signal amplification unit, actuators, cutter and part, which makes it possible to determine the difference between the required part size value and the current part size received from the optical sensor in real time. The output of the optical sensor is connected to the input of an analog-to-digital converter. The output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the computer. The computer output is connected to the input of the signal amplification unit. The output of the signal amplification unit is connected to the inputs of the actuators, the outputs of which are connected to the inputs of the cutter and tailstock. The use of these connections in the device will allow to eliminate the disturbing effects acting on the part in real time by moving the cutter by the actuators, thereby increasing the geometric accuracy of the machined surfaces of the parts on high-precision CNC equipment.

Устройство управления точностью обработки деталей на высокоточном оборудовании ЧПУ работает следующим образом. Осуществление работы устройства производилось на примере центровой токарной обработки поверхностей детали на оборудовании с ЧПУ.The precision control device for processing parts on high-precision CNC equipment operates as follows. Implementation of the operation of the device was carried out using the example of center turning of the surfaces of a part using CNC equipment.

Электрический сигнал текущего значения размера обрабатываемой поверхности детали с оптического датчика поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, и далее цифровой сигнал передается на вход компьютера, где сравнивается с требуемым размером детали. Если размер совпадает, то обработка продолжается. Если не совпадает, то необходимо рассчитать значение компенсации. В компьютере по формулам определяется суммарное значение возмущающих воздействий в произвольной точке.An electric signal of the current value of the size of the workpiece surface from the optical sensor is fed to the input of an analog-to-digital converter, and then the digital signal is transmitted to the computer input, where it is compared with the required part size. If the size matches, then processing continues. If it does not match, then it is necessary to calculate the compensation value. In a computer, the total value of the disturbing actions at an arbitrary point is determined by the formulas.

Принципы работы данного устройство во многом совпадают с принципами работы заявленного изобретения. Однако сама технология предполагает отслеживание результата обработки, а не самого процесса, так как блок производит измерение и обработку результатов воздействия режущего инструмента на заготовку, что в свою очередь будет приводить к нежелательным последствиям, включающим в себя брак, порчу или износ инструмента.The principles of operation of this device are largely consistent with the principles of operation of the claimed invention. However, the technology itself involves tracking the result of processing, and not the process itself, since the unit measures and processes the results of the cutting tool affecting the workpiece, which in turn will lead to undesirable consequences, including scrap, damage or wear of the tool.

Патент RU 2432233 «Устройство управления движением режущего инструмента при обработке деталей на станке» описывает устройство, которое относится к системам автоматического управления, в частности к следящим системам, объектом которых является исполнительный двигатель с нагрузкой на валу, в том числе с упругими связями и зазором, к которым предъявляются повышенные требования к точности, быстродействию и стабильности динамических характеристик. Технический результат заключается в повышении точности регулирования траектории относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки. Устройство содержит определитель ошибки, представляющий собой математическую модель системы автоматического управления, которая запрограммирована и помещена в компьютер. Моделирование процесса автоматического управления на персональном компьютере осуществляется синхронно с реальным процессом обработки детали по команде с устройства ЧПУ. Система управления точностью обработки работает следующим образом. Устройство ЧПУ формирует управляющий сигнал, который подастся на первый вход сумматора, регулятор, представляющий собой систему автоматического управления движением привода станка, усилитель мощности, исполнительный двигатель, кинематическую систему станка и объект управления, в котором реализуется процесс обработки детали резанием с заданной точностью. Для обеспечения повышения точности отработки вводится корректирующий сигнал, который формируется определителем отклонения расчетной траектории движения режущего инструмента по команде устройства ЧПУ, представляющий собой сигнал отклонения расчетной траектории движения инструмента от заданной. Для этого используется математическая модель автоматического устройства управления обработкой деталей, представляющая полный аналог реальной системы.Patent RU 2432233 “A device for controlling the movement of a cutting tool when machining parts on a machine” describes a device that relates to automatic control systems, in particular to servo systems, the object of which is an executive motor with a load on the shaft, including with elastic couplings and clearance, to which increased demands are placed on accuracy, speed and stability of dynamic characteristics. The technical result consists in increasing the accuracy of regulation of the trajectory of the relative movement of the tool and the workpiece during processing. The device contains an error identifier, which is a mathematical model of an automatic control system that is programmed and placed on a computer. The simulation of the automatic control process on a personal computer is carried out synchronously with the real process of processing the part on command from the CNC device. The control system for the accuracy of processing works as follows. The CNC device generates a control signal, which will be fed to the first input of the adder, a regulator, which is a system for automatically controlling the movement of the machine drive, a power amplifier, an executive motor, a kinematic system of the machine and a control object, which implements the process of processing the parts by cutting with a given accuracy. In order to improve the accuracy of mining, a correction signal is introduced, which is generated by the determinant of the deviation of the calculated tool path of the cutting tool at the command of the CNC device, which is a signal of the deviation of the calculated tool path from the specified one. For this, a mathematical model of an automatic part processing control device is used, which is a complete analogue of a real system.

Дополнительно в модели учитываются упругие деформации заготовки, обусловленные схемой закрепления и действием усилия резания, возникающего в процессе обработки. Сформированный определителем отклонения расчетной траектории от заданной сигнал ошибки поступает через усилитель на второй вход сумматора, образуя контур управления по вычислительной выходной координате. Одновременно на третий вход сумматора подается сигнал обратной связи, обусловленный кинематическими погрешностями механических передач, изменением момента сопротивления на валу нагрузки и двигателя, а также противоЭДС двигателя. Учитывая инерционность устройства управления, сигнал обратной связи придет в сумматор с задержкой по сравнению с задающим сигналом устройства ЧПУ и сигналом, прошедшим через определитель отклонения расчетной траектории движения режущего инструмента от заданной и усилитель. При этом последние два сигнала просуммируются, и произойдет отработка результирующего сигнала по всей цепи управления в блоках.Additionally, the model takes into account the elastic deformation of the workpiece due to the fastening scheme and the action of the cutting force that occurs during processing. Formed by the determinant of deviation of the calculated trajectory from the given error signal, it passes through the amplifier to the second input of the adder, forming a control loop along the computational output coordinate. At the same time, a feedback signal is supplied to the third input of the adder, due to kinematic errors of mechanical transmissions, a change in the moment of resistance on the load shaft and the motor, as well as the counter-emf of the engine. Given the inertia of the control device, the feedback signal will come to the adder with a delay compared to the driving signal of the CNC device and the signal that passed through the determinant of the deviation of the calculated path of the cutting tool from the given one and the amplifier. In this case, the last two signals are summed, and the resulting signal is processed throughout the control circuit in the blocks.

Недостаток данного изобретения совпадает с недостатком устройства, описанного в предыдущем патенте RU 2288808: технология отслеживает результат воздействия инструмента, а не его непосредственное перемещение, что накладывается на учет большого числа погрешностей, несмотря на точность используемого оборудования и элементов, что негативно сказывается на режущем инструменте и заготовке изделия.The disadvantage of this invention coincides with the disadvantage of the device described in the previous patent RU 2288808: the technology monitors the result of the impact of the tool, and not its direct movement, which is superimposed on taking into account a large number of errors, despite the accuracy of the equipment and elements used, which negatively affects the cutting tool and product blank.

Патент RU 2438849 С2, B23Q 15/00 (10.01.2012) «Устройство для создания программ, устройство числового программного управления, способ создания программ» описывает автоматический компенсатор, позволяющий упрощать процесс проектирования программы обработки изделия посредством автоматического учета номинальных размеров и допуска при подготовке контуров обработки. Данное решение имеет косвенное отношение к описываемому изобретению, несмотря на взаимное соответствие ряда блоков, и не включает в себя функций, реализуемых описываемым сенсорным блоком управления.Patent RU 2438849 C2, B23Q 15/00 (01/10/2012) “A device for creating programs, a device for numerical program control, a method for creating programs” describes an automatic compensator that simplifies the design process of a product processing program by automatically taking into account nominal sizes and tolerances when preparing contours processing. This solution is indirectly related to the described invention, despite the mutual correspondence of a number of blocks, and does not include the functions realized by the described touch control unit.

Патент US 3764813 A, G01B 11/00 (09.10.1973) «Система распознавания координат» описывает устройство, представляющее собой инфракрасную сенсорную рамку, являющуюся составной частью описываемого сенсорного блока управления, основой которого является проекционно-сенсорная система, позволяющая преобразовывать поверхность координатного гравировального станка в сенсорный экран компьютера, подключенного к станку, что повышает возможности и функциональность данного устройства и делает его более полным с технической точки зрения в отношении реализации управления станком.US patent 3764813 A, G01B 11/00 (09/10/1973) "Coordinate recognition system" describes a device that is an infrared sensor frame, which is part of the described touch control unit, which is based on a projection-sensor system that allows you to convert the surface of the coordinate engraving machine into the touch screen of a computer connected to the machine, which increases the capabilities and functionality of this device and makes it more complete from a technical point of view in terms of implementation the board machine.

Известен номер RU 2438849 (06.06.2007) «Устройство для создания программ, устройство числового программного управления, способ создания программ ближайшим аналогом заявленного изобретения». Описанное в патенте устройство является ближайшим аналогом описываемого изобретения, относится к машиностроению и может быть использовано для управления механической обработкой заготовок с использованием программы числового программного управления (ЧПУ). Устройство ЧПУ механической обработкой содержит устройство для создания программ. Данное устройство обеспечивает создание программы на основе данных формы обрабатываемой заготовки и данных допуска для данных формы. Устройство содержит блок вычисления целевых размеров механической обработки, блок обработки деформирования данных формы и блок создания программы механической обработки. Данные допуска включают информацию об изменении положения, касающуюся того, как переместить графические элементы. Блок обработки деформирования данных формы выполнен с возможностью задания положений графических элементов после перемещения на основе упомянутой информации об изменении положенияKnown number RU 2438849 (06.06.2007) "Device for creating programs, a device for numerical program control, a method of creating programs closest analogue of the claimed invention." The device described in the patent is the closest analogue of the described invention, relates to mechanical engineering and can be used to control the machining of workpieces using a program of numerical program control (CNC). The CNC machining device contains a device for creating programs. This device provides the creation of a program based on the form data of the workpiece and the tolerance data for the form data. The device comprises a unit for calculating the target dimensions of the machining, a processing unit for deforming the shape data, and a unit for creating a machining program. Tolerance data includes positioning information regarding how to move graphic elements. The form data deformation processing unit is configured to set positions of graphic elements after moving based on said position change information

Для механической обработки такой области, как посадка (сопряжение), и получения размерного допуска, связанного с функцией или эксплуатационной характеристикой объекта, механическая обработка которого приводит к созданию изделия, необходимо иметь программу ЧПУ для механической обработки, которая отражает целевой размер механической обработки, учитывающий посадку или размерный допуск. В частности, целевой размер механической обработки может представлять собой величину, отличающуюся от номинального размера в случае посадки или допуска, когда допустимые верхнее и нижнее предельные отклонения (наибольший предельный размер и наименьший предельный размер) асимметричны со смещением к любому из предельных размеров (наибольшему предельному размеру и наименьшему предельному размеру).For machining such an area as landing (pairing), and obtaining dimensional tolerance associated with the function or operational characteristics of the object, machining of which leads to the creation of the product, you must have a CNC program for machining, which reflects the target size of machining, taking into account the fit or dimensional tolerance. In particular, the target machining size can be a value different from the nominal size in the case of fit or tolerance, when the permissible upper and lower limit deviations (the largest limit size and the smallest limit size) are asymmetric with an offset to any of the limit sizes (the largest limit size and the smallest size limit).

При непосредственном создании (модифицировании) программы ЧПУ для механической обработки с учетом чертежей продукции оператор вычисляет целевой размер механической обработки вручную или используя калькулятор, и в программу ЧПУ для механической обработки вводится координата, компенсированная на основе результата вычисления. При этом способе есть вероятность неправильного вычисления или ошибки ввода, и созданная программа ЧПУ для механической обработки становится ненадежной, так как модифицировать эту программу сложно.When directly creating (modifying) the CNC program for machining, taking into account the product drawings, the operator calculates the target machining size manually or using a calculator, and the coordinate compensated based on the calculation result is entered into the CNC program for machining. With this method, there is the likelihood of an incorrect calculation or input error, and the created NC program for machining becomes unreliable, since it is difficult to modify this program.

Чтобы решить эту проблему, предлагается способ, позволяющий непосредственно записывать в программу ЧПУ для механической обработки информацию о номинальных размерах и допусках (размерные допуски или тому подобное) и обеспечивать выполнение устройством ЧПУ процесса механической обработки на основе записанной информации.To solve this problem, a method is proposed that allows direct recording of information on nominal sizes and tolerances (dimensional tolerances or the like) into the CNC program for machining and ensuring that the CNC device performs the machining process based on the recorded information.

Данным изобретением предлагается устройство для создания программ, выполненное с возможностью создания, на основе данных формы обрабатываемой заготовки и данных допуска для упомянутых данных формы, программы ЧПУ для механической обработки, отражающей данные допуска на упомянутые данные формы, включающее блок вычисления целевых размеров механической обработки, выполненный с возможностью вычисления целевых размеров механической обработки для обрабатываемой заготовки на основе данных формы и данных допуска; блок деформирования данных формы, выполненный с возможностью задания положений после перемещения для графических элементов, включенных в данные формы, на основе целевых размеров механической обработки, вычисленных блоком вычисления целевых размеров механической обработки, и данных формы таким образом, чтобы размер между графическими элементами был согласован с соответствующим целевым размером механической обработки; и блок создания программы механической обработки, выполненный с возможностью создания программы ЧПУ для механической обработки с использованием данных формы и упомянутого положения каждого графического элемента после перемещения, заданного блоком деформирования данных формы, причем блок деформирования данных формы выполнен с возможностью задания положений графических элементов после перемещения на основе информации об изменении положения, касающейся того, как переместить графические элементы.This invention proposes a device for creating programs made with the possibility of creating, based on the mold data of the workpiece and the tolerance data for the said mold data, a CNC program for machining reflecting the tolerance data on the mold data, including a unit for calculating the target dimensions of the machining with the ability to calculate the target dimensions of the machining for the workpiece on the basis of form data and tolerance data; a form data deformation unit configured to set positions after moving for graphic elements included in the form data based on the target machining sizes calculated by the calculation unit of the machining target sizes and the shape data so that the size between the graphic elements is consistent with appropriate target machining size; and a unit for creating a machining program configured to create an NC program for machining using form data and the aforementioned position of each graphic element after the movement specified by the form data deformation unit, wherein the form data deformation unit is configured to set the positions of the graphic elements after moving based on the change of position information regarding how to move graphic elements.

Приведенное устройство выполняет функции, схожие с описываемым электронным блоком сенсорного управления координатными станками, но имеет ряд существенных недостатков: использование данного блока приводит к необходимости внесения конструктивных изменений в систему станка, что в свою очередь приводит к необходимости изготовления или приобретения нового станка с включением данного устройства создания программ; управление не является интуитивным, несмотря на значительное упрощение работы оператора; устройство имеет ряд конструктивных ограничений в связи с привязкой к использованию интегрированных САПР.The above device performs functions similar to the described electronic unit for touch control of coordinate machines, but has a number of significant drawbacks: the use of this unit leads to the need for structural changes to the machine system, which in turn leads to the need to manufacture or purchase a new machine with the inclusion of this device creating programs; management is not intuitive, despite the significant simplification of the operator; The device has a number of design limitations in connection with the use of integrated CAD systems.

Все вышеперечисленные недостатки значительно усложняют работу оператора станка по использованию как самого электронного блока, так и при разработке и корректировании программ задания контуров обработки изделий.All of the above disadvantages greatly complicate the work of the machine operator in using both the electronic unit itself and in the development and updating of programs for specifying product processing loops.

Задачей описываемого электронного блока сенсорного управления координатными станками является упрощение условий работы оператора с координатными гравировально-фрезерными станками. Техническими результатами являются создание сенсорной системы, преобразующей рабочую поверхность любого координатного станка в механизм сенсорного управления; проецирование систем автоматизированного проектирования (САПР), предустановленных на компьютере, подключенном к координатному станку, на рабочей поверхности станка при помощи проектора; система прерывания цикла исполнения программы обработки изделия при попадании в поле обработки посторонних объектов или нахождения оператора в непосредственной близости к области обработки.The objective of the described electronic block touch control coordinate machines is to simplify the working conditions of the operator with coordinate engraving and milling machines. Technical results include the creation of a sensor system that converts the working surface of any coordinate machine into a touch control mechanism; projection of computer-aided design (CAD) systems pre-installed on a computer connected to the coordinate machine, on the working surface of the machine using a projector; a system for interrupting the execution cycle of a product processing program when foreign objects get into the processing field or the operator is in close proximity to the processing area.

Отличительным признаком изобретения является взаимодействие с программными средствами компьютера, подключаемого к координатному станку, при помощи рабочей поверхности станка, после установки описываемого блока представляющей собой проекционный сенсорный инфракрасный дисплей, представляющий собой сенсорную систему управления, включающую в себя инфракрасную сенсорную рамку и проектор; установленная сенсорная система управления является многофункциональным устройством, осуществляющим контроль за перемещением инструмента посредством отслеживания перекрытия им линий инфракрасный фотодатчик - инфракрасный светодиод, инфракрасной сенсорной рамки, включающим в себя подпрограммы контроля точности резки. Сенсорная система управления также производит отслеживание нахождения лишних объектов, находящихся в поле обработки. Данная операция также производится посредством отслеживания перекрытия линий инфракрасный фотодатчик - инфракрасный светодиод; обработка данных о касании осуществляется блоком обработки данных, включающим в себя микроконтроллер, чьи выходы подключены инфракрасным фотодатчикам инфракрасной сенсорной рамки, что позволяет сформировать координатную сетку. Информация о состоянии выводов с микроконтроллеров поступает на компьютер при помощи блока обмена данными, включающего в себя микросхемы с возможностями USB-UART преобразователей. Сформулированные признаки формируют принципиальное отличие данного изобретения от существующих аналогов.A distinctive feature of the invention is the interaction with the software of the computer connected to the coordinate machine, using the working surface of the machine, after installing the described unit, which is a projection touch infrared display, which is a touch control system that includes an infrared sensor frame and a projector; The installed touch control system is a multifunctional device that controls the movement of the tool by monitoring the overlapping of the lines with an infrared photo sensor - infrared LED, infrared sensor frame, which includes routines for controlling the accuracy of cutting. The touch control system also monitors the location of excess objects in the processing field. This operation is also performed by monitoring the overlap of the lines of the infrared photosensor - infrared LED; touch data processing is carried out by a data processing unit including a microcontroller, whose outputs are connected to infrared photosensors of an infrared sensor frame, which makes it possible to form a coordinate grid. Information about the status of the outputs from the microcontrollers is sent to the computer using the data exchange unit, which includes microcircuits with the capabilities of USB-UART converters. Formulated features form a fundamental difference between this invention and existing analogues.

На фиг. 1 приведена блок-схема описываемого блока управления: 1 - Инфракрасная сенсорная рамка; 2 - Проектор; 3 - Блок обработки информации; 4 - Блок обмена данными; 5 - Компьютер, подключенный к координатному станку. Направления потоков данных обозначены стрелками.In FIG. 1 shows a block diagram of the described control unit: 1 - Infrared sensor frame; 2 - Projector; 3 - Information processing unit; 4 - data exchange unit; 5 - Computer connected to the coordinate machine. Data flow directions are indicated by arrows.

На фиг. 2 приведена структурная схема изобретения: 6 - Микроконтроллерная сборка, обрабатывающая сигнал с инфракрасных фотодатчиков; 7 - Линия портов вывода микроконтроллеров на инфракрасные светодиоды; 8 - Линия портов ввода микроконтроллеров на инфракрасные фотодатчики; 9 - Инфракрасные светодиоды; 10 - Инфракрасные фотодатчики; 11 - Линия передачи данных; 12 - Фильтрующий конденсатор.In FIG. 2 shows a structural diagram of the invention: 6 - Microcontroller assembly that processes the signal from infrared photosensors; 7 - Line ports for the output of microcontrollers to infrared LEDs; 8 - A line of input ports of microcontrollers for infrared photosensors; 9 - Infrared LEDs; 10 - Infrared photosensors; 11 - Data line; 12 - Filter capacitor.

На фиг. 3 приведено изображение функциональных областей инфракрасной сенсорной рамки: 13 - Область аварийного останова; 14 - Область перевода в состояние подготовки обработки; 15 - Область обработки; 16 - Место расположения заготовки.In FIG. 3 shows the image of the functional areas of the infrared sensor frame: 13 - Area emergency stop; 14 - Area of transfer to the state of preparation for processing; 15 - Processing area; 16 - Location of the workpiece.

Устройство состоит из проектора 2, закрепленного над рабочей поверхностью координатного станка, инфракрасной сенсорной рамки 1, располагающейся по контуру рабочей поверхности станка, состоящей из инфракрасных светодиодов 9 и фотодатчиков 10, подключенных соответственно к линиям портов вывода 7 и линиям портов ввода 8, электронного блока обработки данных 3 и блока обмена данными 4, исполняемых в едином металлическом корпусе для экранирования чувствительных электронных компонентов от фоновых помех. Проектор 2 располагается таким образом, что размеры проецируемой поверхности рабочего стола компьютера 5, подключенного к координатному станку, масштабированы в соответствии с размерами инфракрасной сенсорной рамки 1. Таким образом, обеспечивается соответствие касания программному положению управляющих элементов по аналогии с движениями компьютерной мыши.The device consists of a projector 2, mounted above the working surface of the coordinate machine, an infrared sensor frame 1, located along the contour of the working surface of the machine, consisting of infrared LEDs 9 and photosensors 10 connected respectively to the lines of the output ports 7 and the lines of the input ports 8, the electronic processing unit data 3 and data exchange unit 4, executed in a single metal case for shielding sensitive electronic components from background noise. The projector 2 is positioned so that the dimensions of the projected surface of the desktop of the computer 5 connected to the coordinate machine are scaled in accordance with the dimensions of the infrared sensor frame 1. This ensures that the touch position of the control elements matches the program position by analogy with the movements of a computer mouse.

Конденсатор 12 на входе необходим для фильтрации входных помех источника питания электронной части устройства. В блок обработки данных 3 включается система из микроконтроллеров 6. Количество микроконтроллеров 6 выбирается в соответствии с разрешением инфракрасной рамки 1, то есть зависит от плотности компоновки инфракрасных компонентов 9 и 10. Данные с микроконтроллеров обрабатываются центральным процессором микропроцессорной сборки 6, преобразующим данные с линии вводов 8 в соответствующую координату, данные о которой потоком направляются в компьютер по USB интерфейсу через USB-UART преобразователи посредством блока обмена данными 4.A capacitor 12 at the input is necessary to filter the input interference of the power source of the electronic part of the device. The data processing unit 3 includes a system of microcontrollers 6. The number of microcontrollers 6 is selected in accordance with the resolution of the infrared frame 1, that is, it depends on the density of the arrangement of infrared components 9 and 10. Data from the microcontrollers is processed by the central processor of microprocessor assembly 6, which converts data from the input line 8 to the corresponding coordinate, data about which is sent to the computer via USB interface via USB-UART converters via the data exchange unit 4.

Описываемый блок имеет несколько режимов работы: 1. Режим подготовки обработки. В данном состоянии все подсистемы блока являются активными, инструмент станка находится в нулевой точке. При запуске компьютера 5, подключенного к станку, производится запуск проектора 2, инфракрасная рамка 1 активна.The described block has several operating modes: 1. Processing preparation mode. In this state, all block subsystems are active, the machine tool is at the zero point. When you start the computer 5, connected to the machine, the projector 2 is started, the infrared frame 1 is active.

Данные о состоянии и готовности оборудования поступают на блок обработки данных 3 через отведенные для этого порты линии портов ввода 8 микроконтроллерной сборки 6 от периферийных устройств 1 и 2. Готовность к работе инфракрасного сенсорного экрана 1 определяется активностью всех портов линии портов ввода 8, подключенных к инфракрасным фотодатчикам 10 инфракрасной рамки 1 (координатная сетка активна и не перемыкается). Задание и размещение заготовки 16 производятся вручную на рабочей поверхности станка в пределах области обработки 15, соответствующей предельным положениям инструмента по осям рабочей поверхности координатного станка. Если оператор имеет дело с обработкой листовых заготовок, возможно размещение их на рабочей поверхности станка. Тогда задание контуров резки производится непосредственно на заготовке. Спроецированная при помощи проектора 2 на рабочую поверхность станка среда автоматизированного проектирования позволяет оператору производить разработку контуров обработки изделия непосредственно на рабочей поверхности координатного станка. При этом инструментом ввода является не компьютерная мышь, а палец оператора, производящий действия в координатной сетке инфракрасной сенсорной рамки 1. Для ограничения контуров обработки оператору необходимо пальцем в поле координатной сетки инфракрасной рамки 1 очертить контуры обрабатываемого изделия перед непосредственным запуском обработки. Это необходимо для корректной работы системы в режиме контроля резки. Обработка изделия осуществляется лишь в случае отсутствия лишних объектов в поле координатной сетки инфракрасной сенсорной рамки 1.Data on the status and availability of the equipment is received by the data processing unit 3 through the input ports of the input port line 8 of the microcontroller assembly 6 from peripheral devices 1 and 2. The readiness for operation of the infrared touch screen 1 is determined by the activity of all input port line ports 8 connected to the infrared photosensors 10 of the infrared frame 1 (the coordinate grid is active and does not cross). The job and placement of the workpiece 16 is done manually on the working surface of the machine within the processing area 15, corresponding to the limit positions of the tool along the axes of the working surface of the coordinate machine. If the operator deals with the processing of sheet blanks, it is possible to place them on the working surface of the machine. Then the task of cutting contours is made directly on the workpiece. The computer-aided design environment projected by using projector 2 onto the work surface of the machine allows the operator to develop product processing loops directly on the work surface of the coordinate machine. In this case, the input tool is not a computer mouse, but the operator’s finger, which performs operations in the coordinate grid of the infrared sensor frame 1. To limit the processing contours, the operator must use the finger in the coordinate grid of the infrared frame 1 to draw the contours of the workpiece before starting the processing directly. This is necessary for the correct operation of the system in cutting control mode. Product processing is carried out only in the absence of unnecessary objects in the coordinate grid field of the infrared sensor frame 1.

2. Режим контроля резки. В данном режиме проектор 2 не активен. Активны инфракрасная сенсорная рамка 1, блок обработки данных 3 и блок обмена данными 4. На инфракрасной рамке 1 выделяется область аварийного останова обработки 13. Это реализуется при помощи записи в микроконтроллеры блока обработки данных 3 информации о данной области. Состояние фотодатчиков 10 инфракрасной сенсорной рамки 1, включенные в область аварийного останова 13, опрашиваются контроллерами при любом режиме работы блока сенсорного управления. Данная область выходит за границы рабочей поверхности станка и реализуется в качестве выделяющегося выступа прямоугольной координатной сетки. При попадании в данную область пальца оператора или иного объекта происходит отправка команды на остановку обработки через систему обработки данных 3, состоящую из микропроцессорной сборки 6, и систему обмена данными 4. При попадании посторонних объектов в область, за исключением области аварийного останова 13, не входящую в контуры обработки, происходит прерывание обработки. До завершения обработки и отвода инструмента в нулевую точку исполняется данный режим работы блока.2. Cutting control mode. In this mode, projector 2 is inactive. The infrared sensor frame 1, the data processing unit 3 and the data exchange unit 4 are active. On the infrared frame 1, the processing emergency stop area 13 is highlighted. This is realized by writing information about this area to the microcontrollers of the data processing unit 3. The state of the photosensors 10 of the infrared sensor frame 1, included in the emergency stop area 13, are interrogated by the controllers during any operation mode of the touch control unit. This area goes beyond the boundaries of the working surface of the machine and is implemented as a prominent ledge of a rectangular coordinate grid. If an operator or other object’s finger gets into this area, a command is sent to stop processing through the data processing system 3, consisting of microprocessor assembly 6, and data exchange system 4. If foreign objects enter the area, except for emergency stop area 13, which is not included in the processing loops, the processing is interrupted. Until the processing is completed and the tool is moved to the zero point, this block operation mode is executed.

3. Режим ожидания. В данном режиме также активны инфракрасная сенсорная рамка 1, блок обработки данных 3 и блок обмена данными 4. Данный режим является промежуточным и вводится для перевода в режим подготовки обработки по необходимости оператора. В данном режиме область аварийного останова 13 исполняет функцию области активации запуска цикла обработки по заданным контурам обработки. Для этого оператор помещает палец в область аварийного останова 13 на 2 секунды, затем процесс начинается вновь.3. Standby time. In this mode, the infrared sensor frame 1, the data processing unit 3 and the data exchange unit 4 are also active. This mode is intermediate and is entered for translation into the preparation processing mode as necessary by the operator. In this mode, the emergency stop area 13 performs the function of the activation area of the start of the processing cycle along the specified processing loops. To do this, the operator places a finger in the emergency stop area 13 for 2 seconds, then the process starts again.

Данный электронный блок имеет надежную конструкцию, предоставляющую актуальную для обработки информацию, обеспечивающую точность позиционирования инструмента, а также безопасность и простоту работы оператора координатного станка.This electronic unit has a robust design that provides relevant information for processing, ensuring the accuracy of the positioning of the tool, as well as the safety and ease of operation of the operator of the coordinate machine.

Claims (4)

1. Устройство для сенсорного управления координатным станком, содержащее инфракрасную сенсорную рамку, блок обработки информации, связанный с блоком обмена данными, и блок визуализации, причем упомянутая рамка выполнена с прямоугольным контуром с возможностью размещения на поверхности рабочего стола координатного станка и включает в себя линейки инфракрасных светодиодов, расположенных на двух соседних сторонах рамки, и линейки противолежащих им на других сторонах рамки инфракрасных фотодатчиков, при этом блок обработки информации включает в себя микроконтроллер, к выводам которого подключены линейки инфракрасных фотодатчиков и который выполнен с возможностью измерения уровней сигналов с фотодатчиков, а блок обмена данными содержит микроконтроллер, выполненный с возможностью подключения к персональному компьютеру по протоколу RS232 через USB-порт.1. A device for touch control of a coordinate machine, comprising an infrared sensor frame, an information processing unit associated with a data exchange unit, and a visualization unit, said frame being made with a rectangular contour with the possibility of placing a coordinate machine on the desktop surface and includes infrared arrays LEDs located on two adjacent sides of the frame, and a line of infrared photosensors opposite them on other sides of the frame, while the information processing unit includes It includes a microcontroller, the terminals of which are connected with a line of infrared photosensors and which is configured to measure signal levels from photosensors, and the data exchange unit contains a microcontroller configured to connect to a personal computer via RS232 protocol via a USB port. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок визуализации выполнен в виде цифрового проектора с возможностью вывода информации с персонального компьютера на рабочую поверхность станка.2. The device according to p. 1, characterized in that the visualization unit is made in the form of a digital projector with the ability to output information from a personal computer to the work surface of the machine. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что инфракрасные фотодатчики выполнены в виде инфракрасных фотодиодов, фототранзисторов или фоторезисторов.3. The device according to p. 1, characterized in that the infrared photosensors are made in the form of infrared photodiodes, phototransistors or photoresistors. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутая рамка выполнена монолитной, складной или сборной. 4. The device according to p. 1, characterized in that the said frame is made monolithic, folding or prefabricated.
RU2014111108/02A 2014-03-21 2014-03-21 Electronic unit for sensor control of coordinate machine RU2571669C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014111108/02A RU2571669C2 (en) 2014-03-21 2014-03-21 Electronic unit for sensor control of coordinate machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014111108/02A RU2571669C2 (en) 2014-03-21 2014-03-21 Electronic unit for sensor control of coordinate machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014111108A RU2014111108A (en) 2015-10-27
RU2571669C2 true RU2571669C2 (en) 2015-12-20

Family

ID=54362515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014111108/02A RU2571669C2 (en) 2014-03-21 2014-03-21 Electronic unit for sensor control of coordinate machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2571669C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672966C1 (en) * 2017-05-22 2018-11-21 Общество с ограниченной ответственностью "Санкт-Петербургский завод прецизионного станкостроения" (ООО "СПб ЗПС") Method of visual observation and control of mechanical processing

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3764813A (en) * 1972-04-12 1973-10-09 Bell Telephone Labor Inc Coordinate detection system
JP2003326440A (en) * 2002-05-08 2003-11-18 Yamagata Casio Co Ltd Automatic work measuring method
RU2279964C1 (en) * 2005-05-27 2006-07-20 Научно-исследовательский институт Гознака Method of positioning of tool in reference system of machine tool in automated engraving complex
RU2386519C2 (en) * 2008-06-09 2010-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет Device for forecasting and control of accuracy of turning treatment of parts in equipment with numerical program control (npc)
RU2438849C2 (en) * 2007-06-06 2012-01-10 Мицубиси Электрик Корпорейшн Device for developing programmes, device for computer numerical control, programme generation method
JP2012149987A (en) * 2011-01-19 2012-08-09 Seiko Epson Corp Position detecting system, display system, and information processing system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3764813A (en) * 1972-04-12 1973-10-09 Bell Telephone Labor Inc Coordinate detection system
JP2003326440A (en) * 2002-05-08 2003-11-18 Yamagata Casio Co Ltd Automatic work measuring method
RU2279964C1 (en) * 2005-05-27 2006-07-20 Научно-исследовательский институт Гознака Method of positioning of tool in reference system of machine tool in automated engraving complex
RU2438849C2 (en) * 2007-06-06 2012-01-10 Мицубиси Электрик Корпорейшн Device for developing programmes, device for computer numerical control, programme generation method
RU2386519C2 (en) * 2008-06-09 2010-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет Device for forecasting and control of accuracy of turning treatment of parts in equipment with numerical program control (npc)
JP2012149987A (en) * 2011-01-19 2012-08-09 Seiko Epson Corp Position detecting system, display system, and information processing system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672966C1 (en) * 2017-05-22 2018-11-21 Общество с ограниченной ответственностью "Санкт-Петербургский завод прецизионного станкостроения" (ООО "СПб ЗПС") Method of visual observation and control of mechanical processing

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014111108A (en) 2015-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102467112B (en) Machining method for machine tool
JP5872894B2 (en) Robot motion teaching support apparatus and method
WO2021004218A1 (en) Method and apparatus for controlling movement trajectory of machine tool, storage medium and processor
JP4621641B2 (en) Robot teaching CAD apparatus and robot teaching method
JP2011048621A (en) Robot off-line teaching method
CN109725600B (en) Post-processor device, machining program generating method, CNC machining system, and computer-readable information recording medium
Nagata et al. Development of CAM system based on industrial robotic servo controller without using robot language
JP5984630B2 (en) Interface system for machine tools
CN106886197B (en) Method for controlling machine to implement machining, device and application thereof
TW202022652A (en) Machining parameter adjustment system and maching parameter adjustment method
JP6918603B2 (en) Control method of 3D laser machine and 3D laser machine
RU2571669C2 (en) Electronic unit for sensor control of coordinate machine
US20180120087A1 (en) Control system, and control method and program for control system
EP1775065B1 (en) Roundness working method and roundness working device in nc machine tool
CN106886195B (en) Machining control method, device and application thereof
WO2017101700A1 (en) Computer aided manufacturing method, device and system in direct communication with numerical control system
Guangwen et al. Corner smoothing for CNC machining of linear tool path: A review
CN102033510A (en) Tracking and postprocessing method of runout type five-shaft tool nose of worktable
CN104375458A (en) Plane profile trajectory tracking control method
Yuanfei et al. The open architecture CNC system based on 6-axis flame pipe cutting machine
US20180120805A1 (en) Control system, and control method and program for control system
JP2023031381A (en) Control device, control system, manufacturing system, control method, program, recording medium, and manufacturing method for article
JP7175340B2 (en) Machine tools, information processing devices and information processing programs
JP2005321890A (en) Erroneous working preventing device and method
RU2438849C2 (en) Device for developing programmes, device for computer numerical control, programme generation method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190322